透明质酸分子量差异对冷冻胁迫下麦谷蛋白的保护机制研究

本研究系统探讨了不同分子量（Mw）透明质酸（800 kDa和30 kDa）在长期冻存和反复冻融循环中对麦谷蛋白的低温保护作用。研究发现低Mw透明质酸通过氢键优先调控水分子环境，显著抑制冷冻诱导的蛋白质变性，维持二硫键（SS）构象和α-螺旋结构，其保护效果优于高Mw透明质酸。分子动力学模拟揭示了透明质酸-麦谷蛋白相互作用的分子机制，为开发天然冷冻保护剂提供了新思路。

　　

Highlight

透明质酸通过调控水分子环境而非直接与蛋白质作用发挥冷冻保护功能。低分子量（30 kDa）透明质酸凭借更优的空间兼容性，在维持麦谷蛋白水合能力、减少可冻结水含量及稳定二硫键（SS）构象方面表现卓越。

Changes in water-holding and oil-holding capacity

透明质酸的添加显著改变了麦谷蛋白的持水（WHC）和持油（OHC）能力（图1A-B）。冻存和冻融循环使对照组WHC分别降低11.7%和26.7%，而低Mw透明质酸组通过形成更致密的水合层，有效抑制了OHC的异常升高（p<0.05）。

Conclusion

本研究阐明透明质酸主要通过氢键网络调控水分子行为，减轻冷冻胁迫下α-螺旋解折叠。低Mw透明质酸因其更小的空间位阻，能渗透至蛋白质界面形成保护性水合壳，为开发靶向性冷冻保护策略提供了理论依据。